一种干细胞变形性能检测用微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种干细胞变形性能检测用微流控芯片，采用阵列柱组成了受限的微流动通道以模拟人体内的毛细血管环境，其制备方法包括以下步骤：步骤1：待测干细胞悬液制备；步骤2：微流控芯片制备；步骤3：可视化的干细胞流动变形实验系统搭建；步骤4：最后进行干细胞流动变形实验。本发明专利技术通过结合微流控芯片技术实现体外观测干细胞挤压通过狭窄通道时产生变形的目的，能够体外实验模拟干细胞在内皮细胞间狭缝处的挤压变形情况，同时，该技术对操作者的经验要求不高，实验稳定性高，重复性好。重复性好。重复性好。

【技术实现步骤摘要】
一种干细胞变形性能检测用微流控芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微流控芯片制备
，尤其涉及一种干细胞变形性能检测用微流控芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]微流控芯片(Microfluidics)又称芯片实验室(Lab
‑
on
‑
a
‑
chip)，是把生物、化学及医学等领域涉及的样品制备、反应、分离、检测等多种技术单元灵活组合、规模集成并完成操控分析的一种微技术平台。
[0003]由于微流控芯片能在实验条件下模拟正常的生理和病理条件，这也为从单细胞和多细胞水平进行细胞性能分析提供了新的技术平台。因此，随着微流控技术的不断发展，微流控芯片也逐渐被应用于细胞操控和细胞分析等领域。微流控芯片微米尺寸的微通道适于单细胞引入、操控及性能分析。
[0004]干细胞具有自我更新、组织修复、多向分化、抑制炎症及免疫调节等多重功能，在临床应用上有着极大的潜力。数百个临床试验已经评估了间充质干细胞或多组分基质细胞用于治疗各种炎症和心血管疾病、心肌梗死、脑损伤、脊髓损伤等疾病的有效性。临床前动物研究表明，间充质干细胞注入血液循环优先进入炎症或缺血组织，也就是“归巢”，这对于治疗效果是至关重要的。干细胞归巢需要进行跨内皮细胞迁移，也叫“外渗”，是一种需要挤过由细胞外基质纤维和内皮细胞所形成的间隙的行为。在这一过程中，干细胞将会发生大变形。
[0005]目前，用于检测干细胞变形性能的主要方法包括基于力谱技术的原子力显微镜法和基于微吸管吸吮技术的微吸管法。原子力显微镜是测量细胞间作用力的常用设备，主要依赖于检测“力
‑
距离曲线”获得相互作用力，通过将干细胞与基质进行接触并测量作用过程中悬臂的弯曲程度来实现细胞变形程度的测量。微吸管技术使用一个内径小于被测细胞的微管，利用负压将细胞吸入管内，进而实现干细胞变形性的测定。然而，以上两种技术在测量黏附力时都需要与干细胞进行机械接触，存在潜在的干扰因素并改变干细胞表面的功能状态；此外，这些技术的检测通量相对较低，在面对大量样本时难以快速获得样本的检测数据。因此，检测干细胞变形性能的技术手段仍然需要不断改进与完善。

技术实现思路

[0006]1.要解决的技术问题
[0007]本专利技术的目的是为了解决现有技术中检测通量相对较低，在面对大量样本时难以快速获得样本的检测数据的问题，而提出的一种干细胞变形性能检测用微流控芯片及其制备方法。
[0008]2.技术方案
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]一种干细胞变形性能检测用微流控芯片，包括PDMS微流控芯片，所述PDMS微流控
芯片含有阵列柱微流控通道。
[0011]本专利技术中还提出了一种干细胞变形性能检测用微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：待测间充质干细胞悬液制备，将采集到的人间充质干细胞置于离心机中，获得压积干细胞，弃置上清液；然后采用0.01M的磷酸盐(PBS)缓冲液清洗干细胞，并再次使用离心140
×
g离心5分钟，清洗后吸去上清液；用等渗的磷酸盐缓冲液稀释配置5w/ml浓度的干细胞悬液备用；
[0013]步骤2：微流控芯片制备，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材质，采用感光干膜软光刻法加工制备PDMS微流控芯片；
[0014]步骤3：可视化的间充质干细胞流动变形实验系统搭建，采用倒置显微镜显微成像技术和sCMOS相机高速、高分辨率成像技术，搭建可实时观测干细胞在微流控通道内变形特征的微流控可视化检测系统；
[0015]步骤4：最后进行干细胞变形实验。
[0016]优选地，所述步骤1中，每支离心管离心2ml细胞悬液；按照细胞悬液样本存储操作规范存储。
[0017]优选地，所述步骤1中使用密度梯度离心法，在4℃温度条件和 140
×
g相对离心力下离心5分钟获得压积干细胞。
[0018]优选地，所述步骤2中微流控芯片制备主要包括以下步骤:
[0019]S2.1：首先在基板上层压100μm厚的感光干膜层，并通过打印机将图案在透明胶片上制成光掩膜；
[0020]S2.2：剥离固化后的PDMS基片，利用平头打孔器在微流控通道两端打孔形成流体入口和流体出口；
[0021]S2.3；用氧等离子体表面处理后与载玻片进行不可逆键合即制成PDMS微流控芯片，其中，微流控通道上层PDMS中含有1条平行直通道，通道中间排有一列柱列。
[0022]优选地，所述平行直通道的长
×
宽
×
高为3mm
×
1.326mm
×ꢀ
0.015mm，通道中间排列一行长方体柱列，组成一系列狭缝，狭缝的长
×
宽
×
高为5
‑
30μm
×5‑
10μm
×
10μm。
[0023]优选地，所述步骤3中倒置显微镜为日本奥林巴斯IX73，选取物镜为40倍油镜，用10倍目镜观察。
[0024]优选地，所述步骤3中sCMOS相机为日本滨松Orca
‑
flash2.8。
[0025]优选地，所述步骤4中干细胞流动变形实验包括以下步骤：
[0026]S4.1：用移液枪取200μl干细胞悬液注入储液池中；
[0027]S4.2：使用微流体导管连接微流体PDMS芯片和样品储液池及压力控制器，安装好实验系统；
[0028]S4.3：打开压力泵低速加载1分钟，排出系统内部的气泡，并使容器温度保持在25℃；
[0029]S4.4：通过调压阀调节气体压力，进而控制气体压降梯度dP/dL；
[0030]S4.5：通过调节气体压降梯度控制流体的流量Qflow；
[0031]S4.6：通过微流控可视化检测系统实时观测干细胞通过狭窄通道的过程；
[0032]S4.7：根据干细胞通过通道中间狭缝的速度以及伸长程度EI，表征干细胞变形性：
[0033][0034]其中，D
A
为干细胞的长轴尺寸，D
T
为干细胞的短轴尺寸。
[0035]3.有益效果
[0036]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0037]本专利技术中，通过结合微流控芯片技术实现体外观测干细胞挤压通过狭窄通道时产生的变形的目的，采用微流控芯片模仿体内毛细血管及其内皮细胞间狭缝尺寸，能够在体外观察到干细胞通过狭窄通道时产生的变形，从而预测干细胞在内皮细胞间狭缝处的挤压情况。同时，该技术对操作者的经验要求不高，实验稳定性高，重复性好。
附图说明
[0038]图1为基于微流控芯片技术检测干细胞变形性能的技术路线图；
[0039]图2为通过微流控可视化检测系统实时观察间充质干细胞通过狭窄通道产生变形过程的实验快照图。
具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干细胞变形性能检测用微流控芯片，包括PDMS微流控芯片，其特征在于，所述PDMS微流控芯片含有阵列柱微流控通道。2.根据权利要求1所述的一种干细胞变形性能检测用微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：待测间充质干细胞悬液制备，将采集到的人间充质干细胞置于离心机中，获得压积干细胞，弃置上清液；然后采用0.01M的磷酸盐(PBS)缓冲液清洗干细胞，并再次使用离心140
×
g离心5分钟，清洗后吸去上清液；用等渗的磷酸盐缓冲液稀释配置5w/ml浓度的干细胞悬液备用；步骤2：微流控芯片制备，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材质，采用感光干膜软光刻法加工制备PDMS微流控芯片；步骤3：可视化的间充质干细胞流动变形实验系统搭建，采用倒置显微镜显微成像技术和sCMOS相机高速、高分辨率成像技术，搭建可实时观测干细胞在微流控通道内变形特征的微流控可视化检测系统；步骤4：最后进行干细胞变形实验。3.根据权利要求2所述的一种干细胞变形性能检测用微流控芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，每支离心管离心2ml细胞悬液；按照细胞悬液样本存储操作规范存储。4.根据权利要求2所述的一种干细胞变形性能检测用微流控芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤1中使用密度梯度离心法，在4℃温度条件和140
×
g相对离心力下离心5分钟获得压积干细胞。5.根据权利要求2所述的一种干细胞变形性能检测用微流控芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤2中微流控芯片制备主要包括以下步骤:S2.1：首先在基板上层压100μm厚的感光干膜层，并通过打印机将图案在透明胶片上制成光掩膜；S2.2：剥离固化后的PDMS基片，利用平头打孔器在微流控通道两端打孔形成流体入口和流体出口；S2.3；用氧等离子体表面处理后与载玻片进行不可逆键合即制成PDMS微流控芯片，其中，微流控通道上层PDMS中含有1条...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学进，高建青，戚晓菁，蒋心驰，马淑浩，郑娟娟，吴宏辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：